浅析钢箱梁顶推技术在路桥施工中的应用

施工技术与应用 浅析钢箱梁顶推技术在路桥施工中的应用 罗勇 I 中铁二十三局集团第三工程有限公司 I 摘耍：文章结合实际例子，对路桥钢箱梁顶推技术方案做了分析，详细论述了钢箱梁顶推施工临时设施、梁段钢箱梁顶推和施工监测三种施工 工艺。 关键词：钢箱梁；钢箱梁顶推技术；公路桥梁

一 、工程概况 河南某高速公路地段要设计一四跨一联单箱单室的钢梁公路桥梁，其中 c桥跨径布置为(20+32+34+25)m，钢梁顶板宽10．5m，底板水平宽5．5m，与线路 夹角为135。，箱梁中心线的梁高1．8m，顶板设有6％横坡。左侧纵坡3．078％， 右侧纵坡4．000％ ，竖曲线半径为1850m，平曲线半径为240m。桥梁各孔跨的拱 度分别为2ram、9mm、1lmm和6ram，拱度的线形为圆曲线。钢箱梁中心线距线 路中线1．75m。钢箱梁在工厂加工时分1l段，其中第一段长10．472m，最后一段 长10．265m，其余段均为9．22m。 二、钢箱梁顶推方案 综合考虑当地条件和施工状况，为使高速公路的双向8车道保持畅通，需 搭设临时墩于高速公路的北侧桥位，将工程分为四段，由北向南依次实行，实 施顺序为：第一，将前导粱和4段钢粱拼装在支墩上并钢箱梁顶推20m；第二，连续拼 装2段钢梁并顶推30m；第三，连续拼装3段钢梁并顶推30m；第四，安装最后一 个梁段，钢箱梁顶推15m后将前导梁拆除并安装在最后钢梁的末端，直至钢箱梁顶推到选 定位置，再将导梁拆除，落梁后，再利用汽车吊对嵌补梁段进行安装。

三、钢箱梁顶推施工工艺及方法 1．钢箱梁顶推施工临时设施 1 1临时墩的设计与施工 临时墩主要有两个作用：既是钢箱梁的拼装平台，也是钢箱梁进行空间 曲线钢箱梁顶推的工具。临时墩在钢箱梁顶推时，主要承受两个力：水平力和竖向力。另外， 在钢箱梁顶推过程中，钢箱梁的运动轨迹呈凸形竖曲线或平面圆曲线，所以在设计 临时墩的过程中，不但要考虑水平力和竖向力的最大承载限度，也要符合两 个轨迹的路线要求。同时，接送滑板人员的平台、横向限位装置和顶梁千斤顶 的安放位置等因素也需要考虑。 1 1 1临时墩结构 此路桥的临时墩所使用的材料主要是Q235钢板和d)500×8钢管柱。在组 成1组l临时墩的4根钢管柱之间，用钢质的16槽剪刀撑衔接，为固定下滑道，柱 顶应设置钢支座。在拼装钢箱梁的过程中可能需要顶升千斤顶，也为了加强 l临时墩的抗推能力，需在每组支墩的顶部纵向安置2根140纵梁。如果临时墩 位于桥墩处，其顶部应使用塑钢连接桥梁支座垫石。 1 1 2 I晦时墩基础 临时墩采用钢筋混凝土扩大基础，地基的实际承载力一般为120kpa，通 常情况下，墩的最大竖向荷载约为850KN，中央分隔带处约为1760KN，结合这 组数据，可大致确定一般l临时墩的2个分离式基础，其尺寸为4m×2m×1．2m。 基础混凝土按照C25的强度进行配置。在基础混凝土施工过程中，预埋M25地 脚螺栓，使基础与钢管柱连接。中央分隔带处的临时墩可以充分利用匝道桥 承台，使其发挥最大作用。确定临时墩后，要根据钢箱梁顶推状况对其抗倾覆性和承 载力进行验算。 11．3I 时墩布置 在沿线中线径向布置临时墩时，各组临时墩的平面要与钢箱梁的平面圆 曲线轨迹相吻合，滑道面高程与竖向圆曲线(R=P850m)轨迹相吻合。 1．1．4支架搭设 参看临时墩的布置图，利用全站仪对各个临时墩的位置进行测放，并对 地基做有效处理，然后按正常规范浇筑基础c25混凝土；等到混凝土的强度达 到某种程度后，再安装钢管柱，采用16槽钢对剪刀撑水和平支撑做纵横向的 布置。临时支墩的安装精度要求：垂直度不超过1％：顶面高程为0一-10mm。 1 2滑动和导向装置 滑动装置主要有上滑块和下滑道两部分。 。332‘ 1 2 1滑道位置 钢箱梁顶推滑道通常设置在腹板下方接近底板处，腹板下部常设置有三角形加 劲肋。为防止钢箱梁变形，会在钢箱梁顶推滑道的中心位置设80cm的高肋板。

1．2．2上滑块 上滑块是一块400×200×2O贴聚四氟乙烯的橡胶板，内部设有两层钢 板。它和下滑板组成钢箱梁顶推摩擦，依靠钢箱梁顶推千斤顶的作用，实施钢箱梁的顶推 前进。 1．2．3下滑道 下滑道的主要组成部分是滑道梁和下滑板。滑道梁一般是2根2b槽钢，下 滑道的有效长度为2．Om，宽度为30em。 H H H 图2 在钢箱梁顶推过程中，钢箱梁的上滑块如果出现挤压卡住等现象，则需要起顶 钢箱梁。所以在每侧滑道梁的两旁都设有吊篮，吊篮内可备放5ot的液压千斤 顶。滑道梁及吊篮结构如图1： 下滑板是被1mm厚不锈钢板包裹的5块5o0×5o0×20钢板。 1 2．4导向装置 导向装置，也叫横向限位器，主要由螺母、钢轴、垫片和导向轮组成，它利 用螺母和钢轴把导向轮固定在下滑道钢板砸上，主要是为加强横向定位和顶 推导向的方便简易性而设立的。 2粱段钢箱梁顶推 21顸推方式 为减轻桥墩承载的水平力，综合平面曲线和竖曲线顶推的特点分析，本 桥宜用多点拉杆工连续钢箱梁顶推的方式，将2台千斤顶分别固定在G匝道l9号墩、 20号墩。 2．2牵引装置 根据钢箱梁顶推最大水平力，选择2台ZLD一100自动连续千斤顶提供水平动力。 位杆采用3根中 15．24钢绞线和自动锚具。拉锚器采用Q235钢板组焊而成， 设置在钢梁底横向中心线处的横隔板部位。拉锚器与钢箱梁板拴接。钢箱梁 加lTlT时，事先在底板上打好固定拉锚器的栓孔。 2．3分段拼装及项推 首先安装G2 G54个梁段和导梁。将C2—5梁段依次吊装在支架上，并对 钢箱梁的线形、高程进行调整检测，而后安装前导梁，将c2～c5梁段钢箱梁顶推前 移20m。接着，拼装G6、G7梁段。同种办法对G6、G7梁段进行吊装检测，随后安 装钢护栏和翼缘板，并进行涂装，第二次钢箱梁顶推钢箱梁前进30m。 而后，吊装G8 G10分段，并顶推30m。具体方法同前。接下来，先吊装 G11梁段，向前钢箱梁顶推15m，边顶推边并拆除导梁，再安装尾梁，顶推前进5m，在 钢箱梁达到预定位置后拆除尾梁。 然后是落梁，安装支座。最后安装最前端的G1段。 施工技术与应用

3．施工监控 3．1横向位移监控 在钢箱梁顶板的中线上，每隔一定的距离都固定有一小棱镜，可利用全 站仪对不同时间段内的小棱镜进行观测，根据测出的小棱镜位置来分析横向 位移偏差。 3．2导粱挠度监控 使用水准仪测量法监测导梁挠度。在导粱端断面上设横向2个测点，分别 对不同位置不同时间进行实测，将测试结果与提供的挠度值做对比。 3．3桥墩、临时墩和钢箱梁的应力监测 将应力计安装在桥墩底部或钢箱梁度板底部等位置，把测出来的应力和 规定值对比。 3．4落梁时永久支座反力的监测 把应力计安装在永久支座处，落梁时监测各永久支座的支反力，依据测 出的结果对支座高程作调整。 参考文献： [1】董启军．连续钢箱梁顶推施工 施工技术，2005，12(5)：109—110 (上接第329页) 4．2复合地基指标的计算 (1)水泥搅拌桩面积置换率的计算 水泥搅拌桩面积置换率按公式(1)计算： m ： ? ? ? ? ? ?f11 (2)复合地基指标的计算 复合地基指标采用权重法进行计算，计算时不考虑桩土应力比，具体按 公式(2)计算 ：m +(1-m)．fa?? ? ?? ?(2) 表3水泥搅拌桩复合地基指标计算成果表 指标 l单位} 置换率 I水泥搅拌桩} 淤泥 I 复合土 客重(r) 1 KN／m l 76．1 0％ I 1 7．6 I 16．6 l 1 7．36 凝聚力(c) J KPa l 76．1 0％ l 180 l 8．2 l 1 38．94 内摩擦角(中)l度l 76．10％ l 0 l 2．6 l 0 62 注：1．水泥搅拌桩的指标根据试验确定；2．计算时不计桩土应力比 4 3防洪堤稳定计算 防洪堤稳定按瑞典圆弧法进行计算，其公式为(3)： ： ? ? ? ? (3) 厶 sln J 4．4讨论 本次计算成果为施工期防洪堤的最小安全系数，满足《堤防工程设计规 范》(GB 50286-98)要求3级堤防在非常运行条件时的安全系数K ≥1．10的要 求，因此通过水泥搅拌桩处理后的防洪堤符合要求，堤防是稳定的。 通过计算可以看出圆弧滑动面位于水泥搅拌桩的底面，因此保证水泥搅 拌桩的施工质量达到设计标准就显得尤为重要。目前传统的水泥搅拌桩的施 工工艺，10m以下的桩身强度很难达到设计要求，而本工程设计桩长为15m， 底下桩身的强度是否达到设计要求直接影响到堤防的安全，因此本次设计中 采用了双向水泥搅拌桩的施工工艺，对于最难保证施工质量的最底端5m范 围内，采用增加一次喷浆复搅，保证水泥搅拌桩的强度满足设计要求。

5．双向水泥搅拌桩施工工艺 单向搅拌桩钻头 图3水泥搅拌桩钻头对比图 5．1双向水泥搅拌 桩与传统(单向)水泥搅 拌桩对比 双向水泥搅拌机， I在送浆泵向土体喷水泥 浆的同时，两组叶片同 时正、反向旋转(外钻杆 逆时针旋转，内钻杆顺 时针旋转)切割、搅拌土 体，使得水泥搅拌桩成 桩能够更加均匀。 潦0薏 摩 b c d e 戤尊攀蜷蕊蠹霪撬 茸 崎0 ；g辫 嚣 图4双向水泥搅拌桩施工过程图 6．水泥搅拌桩钻孔取芯检测结论 本工程水泥搅拌桩水泥掺人量分别为：18％、19％，水泥标号为Po42．5，水 灰比为0．6。 分别对不同水泥掺入量的搅拌桩取芯，芯样进行无侧限抗压强度实验， 结果如下表： 表4水泥搅拌桩芯样无侧限抗压强度实验成果表 水泥掺 强度平 序号 入量 取芯深度(m) 试件尺寸(唧) 破坏荷载(KN) 抗压强度(Mpa) 均值 (Mpa) 1．10—5 1 2O 1t 20 1．76 { ． 60—5 70 7 62 1．37 1 18％ 出90×90 I．4l 11．20-11．30 8．39 1．32 14．00-14．1 0 8．69 1 20 0 90-1．00 11 21 l 92 5 30—5 4 0 12 22 1．76 2 1 9％ 10 击90 x 90 l 66 ． 70-1 0 80 9 6 3 1．51 1 3 60-1 3 70 9．27 1 46 根据检测结果，水泥搅拌桩桩身均匀，上下强度相差不大，能够很好的满 足设计要求， 7．结语 剡江堤防整治工程是《甬江流域综合规划》和《甬江流域防洪治涝规划》 中确定的中疏工程中的重要工程之一，建成后，将有效的提高奉化市剡江干 流的防洪能力和干流两侧平原的排涝能力，改善区域水环境，对于该地区国 民经济持续 健康、快速发展和进一步提高当地人民生活水平和质量有着重 要的作用和意义。 双向水泥搅拌桩在本工程中的成功运用，为处理深层软土地基、提高堤 防的抗滑能力、保证堤防安全有着重要的指导意义。

参考文献： 『1j地基处理手册(第三版)．北京中国建筑工业出版社Ⅱ ．2008年o6月． f2]DL／T5214-2005水利水电工程振冲法地基处理技术规范『s1． f3lITJ／T 259-2004．水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程fs1 [4]DB 33／1001-2003建筑地基基础设计规范fs1 f5]GB 50286-98．堤防工程设计规范『S1． f6]YBJ225—91 软土地基深层搅拌加固法技术规范． 『77】)；Y-JGTT024-2007钉形水泥土双向搅拌桩复合地基技术规程 ． (上接第330页) 四、结语 通过联想公司工程施工的案例分析可知，4M1E法形成了一个科学合理 的管理控制体系，对模板工程施工中的各环节和各要素进行了完善，确保了 工程质量。先进的施工工艺结合科学的管理方法才会形成真正的高水平工 程。将4MlE法应用到清水混凝土模板施工的质量控制中，对工程质量的提高 有着重要的意义。 参考文献： [1]冯乃谦，笠井芳夫(日)．清水混凝土【M】．北紊机械工业出版社，2011．P24．P52"54 【2】李德英，张伟捷．建筑节能技术【M1．北京：机械工业出版社，2006．P72 [3]王芳华，周祖成．现代企业管理【M】．上海：复旦大学出版社，2007．P36一P42 ’333。

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